Катализатор для выделения водорода из воды
Патент 1077104
Авторы
Катализатор для выделения водорода из воды
Иллюстрации
Реферат
Применение гетерокислоты 12-ряда общей формулы Н LM-II Оцд , где m 3-5; А - фосфор или кремний и М один или несколько металлов, выбранных из группы вольфрам, молибден, ванадий и титан, в качестве катализатора для выделения водорода из воды . (Л
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
4Р с)
Ю
4Ь
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
r1O ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3426248/23-04 (22) 20.04.82 (46) 30.08.85. Бюл. Р 32 (72) Е.Н. Савинов, С.С..Саидханов и В.Н. Пармон (71) Ордена Трудового Красного Знамени институт катализа СО АН СССР (53) 66.097.3(088.8) (56) 1. Замараев. К.И., Пармон В.H. Возможные пути и перспективы создания фотокаталитических преобразователей солнечной энергии . "Успехи химии", 1980, 49, с. 1457.
2. Справочник по электрохимии.
Под ред. А.M. Сухотина. Л., "Химия", 1981.
3. 11атвеев К.И., Кожевников И.В.
Новые гомогенные катализаторы на основе гетерополикислот". Кинетика и катализ, 1980, 21, с. 1189.
„„SU„„3 0773 04 (Sl)4 В 01 J 27/18 С 01 В 3/16 (54) КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ ВОДОРОДА ИЗ ВОДЫ, (57) Применение гетерокислоты 12-ряда общей формулы Н (АИ О Д, где т = — 3-5; А — фосфор или кремний и И— один или несколько металлов, выбранных из группы вольфрам, молибден, ванадий и титан, в качестве катализатора для выделения водорода из воды.
1077104
Изобретение относится к катализаторам вьщеления водорода из воды, в частности, соединениям типа гетерополикислот, катализирующим восстановление воды химическими восстановителями.
Известны катализаторы вьщеления водорода из воды, представляющие собой мелкодисперсные или коллоидные благородные и переходные металлы j1) .
Недостатком металлических катализаторов является необходимость использовать для вьщеления водорода из воды сильные восстановители, как одно-, так и двухэлектронные.
Известен катализатор выделения водорода из воды на основе комплексов родня с полииминами. Активным компонентом этих катализаторов после их активации является мелкодисперсный20 металлический родий. Рассматриваемые катализаторы способствуют активному выделению водорода из воды под воздействием сильных одноэлектродных
2т 25 восстановителей (R ) типа Ч (Е,„ =
Е = -0,25 в отн.н.в.э.), Сг г (Е
= Е = -О 4 В) и восстановленнои форр о мы метилвиологена (Е = Е = -0,45 В) во всех диапазонах рН, когда Е (R/R )
171
<Е (II+/Н ) т.е. в данном случае при 30
П1 2
pII с 3-6.
Однако в более щелочных растворах выделения водорода в присутствии перечисленных восстановителей не наблюдалось. В течение нескольких суток не наблюдалось вьщеления водорода и при использовании катализатора-про. тотипа в кислых водных растворах, содержащих умеренные двухэлектронные восстановители: сульфит-ион 40 (Е„„= 0,17 В), катионы олова (2+) (Ещ = Е = 0,15 В) и гидразин (E> =
= +0,23 В) (2).
Целью изобретения является увеличение активности катализатора. 45
Указанная цель достигается применением гетерокислоты 12-ro. ряда общей формулы Н„,(АИ 0 ), где m
3-5; А — фосфор или кремний; И вЂ” 50 один или несколько металлов, выб- ранных иэ группы вольфрам, молибден, ванадий и титан, в качестве катализатора для вьщеления водорода из воды. 55
Эти соединения использовались ранее I4j только как каталиэаторы или сокатализаторы окисления и для вьщеления водорода из воды не применялись.
Использование изобретения дает возможность значительно увеличить активность катализатора в случае применения умеренных восстановителей. Так, скорость выделения водорода g) при использовании катализаторов по настоящему изобретению составляет от: 2,5 до 4,0 10 моль водорода на моль катализатора в 1 ч против 6 0,02 ° 10 моль Нг/r-атом родия ч по прототипу.
Пример 1. В колбу объемом
6 мл заливают 3 мл раствора с рН (Н SO ), содержащего 15 10 моль
Ма БО р добавляют 7,5 -10 моль катализатора H>(PWlz 0<), Количество выделившегося при этом водорода измеряют хроматографически. За 100 ч при комнатной температуре выход водорода 2,4 10 моль или 16% от стехиометрии реакции типа
БО + 2Н + Н О БО, + 2Н + Н г- г"
Пример 2. Количества Na>SO> и катализатора такие же, как в примере 1, рН раствора 4. 3а 100 ч при комнатной температуре выход водорода 1,4 10 моль или 9,3% от стехиометрии реакции. х 3 -10 моль Н /
2 моль катализатора.ч.
Пример 3. В колбу объемом
265 120 мл 1 н раствора
НС1, содержащего 10 моль SnC1 добавляют 5 .10 моль катализатора
Н1(SiH О j. 3a 100 ч при комнатной температуре выход водорода 24 10 моль или 0,3% от стехиометрии реакции типа
Sn + 2Н вЂ” р Бп + Н, 2 + 1л
Z М, 2 10 з моль Н2/моль катализатора ч.
Пример 4. В колбу объемом
6 мл заливают 3 мл. 0,1 м раствора
Н БО4р содержащего 1,2. IO моль
Иа2$0, добавляют 3 -10 моль катали6 затора н (Ры ио2vTiO+ 1 . За 40 ч при комнатной температуре выход водорода 3.10 моль или 0,03% от стехиометрии реакции. с = 2,5 10 моль
Н /моль катализатора ч.
Пример 5. В колбу объемом
6 мл заливают 3 мл О, 1 м раствора
-6 H S0, содержащего 6-10 моль гид1077104
Применение описанных катализаторов
20 позволяет существенно расширить круг возможных восстановителей для выделения водорода из воды в присутствии известных катализаторов.
Редактор Л. Утехина Техред Т.Фанта Корректор В. Гирняк
Заказ 5771/4 Тираж 541 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал П!Ш "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 разина, добавляют 1, 5 10 моль
H РИо, 0«j . За 50 ч при комнатной. температуре выход водорода 2,6 10 моль или 43Х от:стехиометрии реакции.
oL4,0-10 моль Н /моль катализатора ч.
Пример 6 (для сравнения).
В колбу объемом 84 мл заливают
50 мл 1 H раствора Н БО содержащего
2,5 ° 10 моль Na< S0>, добавляют 0,2 r 10 катализатора, приготовленного из комп. лекса родня (111) с анионитом AH-221 (77 родня) с последующей активацией его акваионами ванадия (2+) в растворе Н БО . За 70 ч при комнатной тем- 5 пературе выделения водорода не обнаРужено, что при использованной методике определения водорода соответствует его выходу менее 2 10 моль
М«0,02 10 моль Н /r-атом. ч .
Гетерополисоединения указанного состава способны катализировать выделение водорода из воды под действием практически любых одно- или многоэлектронных восстановителей, способных восстанавливать гетерополианионы.
Описанные катализаторы не содержат в своем составе благородные металлы. Достоинством их является способность работать в растворах с достаточно широким диапазоном рН от
0 до 7. Катализаторы сохраняют свою активность при работе в водных растворах с температурой от 0 до 100 С.
Катализаторы не являются специфичными и позволяют использовать для выделения водорода широкий ряд как сильных, так и умеренных восстановителей.